專利名稱：鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按權(quán)利要求1前序部分所述之鉆頭。
規(guī)定用于與鉆桿、灌漿鉆桿柱等絲扣連接的鉆頭已知有多種多樣的形式。它們至少配設(shè)有一個(gè)沖洗孔，在鉆孔階段它用于導(dǎo)引沖洗介質(zhì)，并在灌漿式鉆桿柱的情況下還可用于導(dǎo)引能硬化的介質(zhì)，例如砂漿懸浮液。鉆劑頭沿徑向伸出鉆頭的其余部分，通常鉆頭其余部分是指接管，所以，在所制造的鉆孔內(nèi)壁與鉆桿外壁之間有一個(gè)環(huán)腔，在此環(huán)腔內(nèi)例如可以流過沖洗介質(zhì)。
這些已知鉆頭的本質(zhì)特征是一個(gè)以鉆刃為特點(diǎn)的鉆削頭，其中，鉆刃往往用一種硬質(zhì)合金制造，并焊在鉆削頭的特殊槽中。這樣的鉆削頭常常通過上述接管的沿徑向擴(kuò)展的部分構(gòu)成，其中，鉆刃沿徑向和/或軸向從這一部分伸出。
這類鉆頭的壽命尤其受沖洗介質(zhì)冷卻效果的影響，其中，在工作中處于高溫的那些部位受到嚴(yán)重的磨損。
因此沖洗介質(zhì)盡可能不受干擾地均勻流過鉆刃的重要性，不僅在于快速沖洗掉崩落的巖石顆粒，而且用于冷卻鉆削頭的高負(fù)荷部分。鉆刃棱邊的幾何形狀也必須考慮到這一沖洗過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。沖洗不充分明顯降低鉆進(jìn)率。
本發(fā)明的目的是在便于制造的同時(shí)，在可提供的鉆進(jìn)率方面改進(jìn)上述類型的鉆頭。為達(dá)到此目的，在這種鉆頭中交替地具有權(quán)利要求1至3特征部分所述之特征。
因此本發(fā)明的要點(diǎn)是，鉆削頭在鉆孔過程中共同起積極作用的部分，通過一種箭頭狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這一箭頭狀結(jié)構(gòu)總是由三個(gè)按慣例的線性的構(gòu)件組成。這些構(gòu)件例如可直接通過鉆刃，但也可以通過凸緣(Warze)或其他通常由硬質(zhì)合金制造的切削元件構(gòu)成，它們與支承件焊接。配備有上述凸緣的支承件和上述鉆刃原則上可以互換，所以也可以設(shè)想是混合系統(tǒng)，其中部分是配備有凸緣的支承件，而部分設(shè)有鉆刃，但總體上仍維持由三個(gè)構(gòu)件組成的箭頭狀結(jié)構(gòu)。接管例如是套筒接頭、管接頭等的一部分，亦即是一個(gè)至少制有內(nèi)螺紋的構(gòu)件的一部分，內(nèi)螺紋規(guī)定用于與面朝它的鉆桿端絲扣連接，目的是加長鉆桿。在最簡單的情況下，為了按這一目的在鉆頭中使用，接管原則上無需作其他的準(zhǔn)備。這就大大簡化了制造，也就是說，只須使用制造鉆頭所用的那些構(gòu)件，而這些構(gòu)件為制造一種可加長的鉆桿本來反正也是需要的。鉆刃或其他切削元件的分結(jié)構(gòu)，形成對整個(gè)鉆孔橫斷面均勻的切割，然而卻保證是一種簡單的幾何形狀，并因而保證有順暢的流動狀況和良好的冷卻效果。后者使鉆削頭全部高負(fù)荷部分均勻工作，所以與傳統(tǒng)的鉆削頭相比，提高了鉆進(jìn)率，并因而降低了成本。在這種鉆頭最簡單的情況下，三個(gè)鉆刃與接管端部直接焊接，并考慮到完成上述箭頭狀結(jié)構(gòu)。
按權(quán)利要求4之特征，至少一個(gè)鉆刃或上述凸緣的分結(jié)構(gòu)，相對于包括接管端面在內(nèi)的那個(gè)平面成一個(gè)角度設(shè)置。這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成這樣，即，此鉆刃的尖端或此分結(jié)構(gòu)的沿徑向最靠里的凸緣，安排在接管軸線所在處，而且，沿鉆孔方向看這一尖端向前突出。其余的鉆刃和分結(jié)構(gòu)則相反，它們平行于上述平面延伸。
在最簡單的情況下，按權(quán)利要求5之特征，鉆刃與接管設(shè)計(jì)的材料相同，并用鋼制造，其中只有鉆削頭部分，亦即鉆刃，進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火處理。鉆頭的這種設(shè)計(jì)例如在灌漿鉆桿柱中使用，因而可用作一次性鉆頭。
按權(quán)利要求6所述特征之鉆刃則不同，它用一種硬質(zhì)合金制成，以及，這一實(shí)施形式還可以在一般的鉆桿中用作可多次使用的鉆頭。
按權(quán)利要求7的特征，制在接管端部的槽可按最簡單的方式制造，并僅僅用作安置鉆刃時(shí)的裝配輔助措施。
按權(quán)利要求8之特征涉及鉆削頭的一種特別簡單的設(shè)計(jì)。按這一設(shè)計(jì)，鉆削頭由條狀的鉆刃組成，鉆刃具有正方式或三角形的橫斷面，其中，至少鉆刃一部分的橫斷面形狀的棱邊對準(zhǔn)鉆孔方向。
按權(quán)利要求9之特征，至少有一個(gè)沖洗孔設(shè)在一個(gè)至少鄰近接管軸線的區(qū)域內(nèi)。如上面已經(jīng)闡明的那樣，在此軸線所在區(qū)內(nèi)同樣地還有鉆刃的一個(gè)尖端或沿徑向最靠里的凸緣或其它的切削元件。這意味著，此鉆削工具在任何情況下在鉆孔橫斷面的中心區(qū)也是有效的，所以有效地防止在沖洗孔區(qū)域內(nèi)形成堵塞，并與此同時(shí)保證有效的冷卻作用。
下面借助于在附圖中示意表示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。其中

圖1按本發(fā)明的鉆頭局部剖切側(cè)視圖；圖2沿圖1中箭頭II的鉆頭側(cè)視圖；圖3沿圖1中箭頭III的鉆頭端面視圖。
按本發(fā)明的鉆頭主要由一個(gè)用于連接在鉆桿或錨桿上的接管1和一個(gè)形成真正的鉆削頭2的鉆刃3的結(jié)構(gòu)所組成。
接管1由一個(gè)壁較厚的內(nèi)側(cè)和外側(cè)帶螺紋狀形態(tài)的鉆孔元件構(gòu)成。此鉆孔元件最好通過冷壓加工過程制造，其中，通過在外側(cè)滾壓螺紋狀型面，由于內(nèi)側(cè)隨之自由變形而在內(nèi)側(cè)形成相應(yīng)的型面，在圖中所示的實(shí)施例中此型面類似于圓螺紋。
此圓螺紋或內(nèi)螺紋4用于與鉆桿或錨桿面對著的那一端的外螺紋進(jìn)行絲扣連接，所以按本發(fā)明的鉆頭設(shè)計(jì)成可拆式的。
構(gòu)成鉆削頭2的鉆刃3沿徑向最靠外的棱邊，在一個(gè)與接管1的軸線5同心的圓上，此圓具有的直徑6大于接管1的直徑，以及大于可與接管1絲扣連接的鉆桿或錨桿部分的直徑。
此實(shí)施例表示了可各不相同的鉆刃3，3′，3″，如圖3所示，它們按一個(gè)箭頭狀結(jié)構(gòu)排列。鉆刃總體上由棱柱形條制成，其中，構(gòu)成箭頭尖端的條3，3′在它們互相面對的端部有相配的斜面，它們位于一個(gè)公共的平面7內(nèi)。此外，正方形橫斷面的鉆刃3，3′，3″相對于接管1的端面定向?yàn)?，使它們的一個(gè)棱邊面朝著此端面，所以鉆刃橫斷面的一條對角線垂直于一個(gè)包含此接管1端面在內(nèi)的橫斷面平面延伸。第三個(gè)鉆刃3與兩個(gè)先提到的鉆刃3′，3″不同，它不是平行于接管1端部的那個(gè)平面延伸，而是安裝成相對于此平面有一個(gè)小角度，而且設(shè)計(jì)為其沿徑向在里面的那個(gè)尖端8，相對于沿徑向在外面的那個(gè)尖端8′前突一個(gè)量9。上述尖端8位于軸線5上，所以在工作時(shí)棱邊8″勾畫出一個(gè)圓錐的外表面。
為了簡化鉆刃3的裝配，可在接管1的端面設(shè)缺口或槽，槽中置入鉆刃，鉆刃通常與接管1焊接。重要的是，焊接應(yīng)這樣進(jìn)行，即，通過鉆刃排列的結(jié)構(gòu)總共得到三個(gè)沖洗洗孔10，這些沖洗孔10與接管1的空腔連通，亦即形成一種可以流過介質(zhì)的連接狀態(tài)。
由上面的設(shè)計(jì)可知，按本發(fā)明的鉆頭有一個(gè)鉆削頭，它在中央的大體軸線5所在的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)略微突出的尖端8，此外，鉆刃沿往向最外部的尖端全部位于具有直徑6的公共圓上。
為了制造按本發(fā)明的鉆頭，在最簡單的情況下可以從接管1和鉆刃3，3′相應(yīng)于箭頭狀結(jié)構(gòu)的布局出發(fā)，其中，接管1的端面必要時(shí)制備缺口或其他造型，它們的結(jié)構(gòu)與鉆刃結(jié)構(gòu)相配并起裝配輔助措施的作用。接著，鉆刃與端面焊接以形成箭頭狀結(jié)構(gòu)。接管1和鉆刃原則上可設(shè)計(jì)為材料相同。緊接著在下一個(gè)步驟中，鉆刃在焊接狀態(tài)進(jìn)行淬火處理，硬度力求達(dá)到約Hec62。
按本發(fā)明鉆頭的主要優(yōu)點(diǎn)在于，接管可以是通常裝在鉆桿、巖石錨栓、灌漿鉆桿柱等中的螺紋套管的一部分，所以為了制造鉆頭，除鉆刃以外，實(shí)際上只有涉及那些反正在組裝巖石錨栓、鉆桿柱等需要的構(gòu)件。因此不存在任何必要性，為此目的準(zhǔn)備專門相配的構(gòu)件。以此方式制成的鉆頭可例如在灌漿鉆桿柱中用作一次性鉆頭。
然而原則上還存在這種可能性，即，作為鉆刃可直接利用硬質(zhì)合金鉆刃，它們按同樣的結(jié)構(gòu)與接管1焊接或硬釬焊。以此方式同樣也可以制造多次使用的鉆頭。
只要保持鉆刃排列成箭頭狀結(jié)構(gòu)，鉆頭的制造原則上都可以進(jìn)行。
由于中央鉆刃3″再加上軸線附近的中央沖洗孔10，保證切削工具的鉆孔作用均勻地施加在整個(gè)鉆孔橫截面上，尤其在中央沖洗孔區(qū)也是有效的。在這種情況下有效地防止中央?yún)^(qū)的堵塞以及與之相關(guān)的冷卻效果的惡化。
箭頭狀結(jié)構(gòu)簡單的幾何形狀帶來順利的流動狀態(tài)，因此可使鉆孔過程崩落的巖石顆粒盡最快可能地漂出。
由于有利的冷卻狀況，再加上還有有利的漂浮或沖洗狀況，所以提高了鉆進(jìn)率或縮短了鉆進(jìn)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.鉆頭，它由一個(gè)規(guī)定用于和鉆桿或錨桿連接的圍繞著一個(gè)空腔的圓柱形接管(1)和一個(gè)連接在接管(1)端部沿徑向超出此接管(1)的鉆削頭(2)組成，其中至少設(shè)有一個(gè)沖洗孔(10)，它與空腔連通，其特征為鉆削頭(2)通過一種裝在接管(1)端部的三個(gè)鉆刃(3，3′，3″)的箭頭狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
2.鉆頭，它由一個(gè)規(guī)定用于和鉆桿或錨桿連接的圍繞著一個(gè)空腔的圓柱形接管(1)和一個(gè)連接在接管(1)端部沿徑向超出此接管(1)的鉆削頭(2)組成，其中至少設(shè)有一個(gè)沖洗孔(10)，它與空腔連通，其特征為鉆削頭(2)通過一種裝在接管(1)端部，由三個(gè)分結(jié)構(gòu)組成的凸緣或其它不連續(xù)切削元件的箭頭狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3.鉆頭，它由一個(gè)規(guī)定用于和鉆桿或錨桿連接的圍繞著一個(gè)空腔的圓柱形接管(1)和一個(gè)連接在接管(1)端部沿徑向超出此接管(1)的鉆削頭(2)組成，其中至少設(shè)有一個(gè)沖洗孔(10)，它與空腔連通，其特征為鉆削頭(2)通過一種裝在接管(1)端部的三個(gè)切削構(gòu)件的箭頭狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成；以及，切削構(gòu)件一部分構(gòu)成鉆刃，一部分構(gòu)成凸緣和類似的切削元件的分結(jié)構(gòu)。
4.按照前列權(quán)利要求1至3之一所述之鉆頭，其特征為至少一個(gè)鉆刃(3″)或一個(gè)凸緣的分結(jié)構(gòu)，相對于包含接管(1)端面在內(nèi)的那個(gè)平面成一個(gè)角度；鉆刃(3″)的其中一個(gè)尖端8或分結(jié)構(gòu)沿徑向最里面的凸緣，安排在接管(1)的軸線(5)的地方；以及，其余的鉆刃(3，3′)或其余的分結(jié)構(gòu)平行于上述平面延伸。
5.按照權(quán)利要求1、3或4之一所述之鉆頭，其特征為鉆刃(3，3′，3″)和接管(1)材料相同地用鋼制造；以及，鉆削頭(2)的部分是淬火的。
6.按照權(quán)利要求1、3或4之一所述之鉆頭，其特征為鉆刃(3，3′，3″)用一種硬質(zhì)合金制造。
7.按照前列權(quán)利要求1或3至6之一所述之鉆頭，其特征為接管(1)的端部制有槽，鉆刃(3，3′，3″)不可拆式地置入槽中。
8.按照權(quán)利要求1或3至7之一所述之鉆頭，其特征為鉆削頭(2)由條狀鉆刃(3，3′，3″)組成；鉆刃具有正方形或三角形的橫斷面形狀；以及，至少鉆刃中一部分橫斷面形狀的棱邊對準(zhǔn)鉆孔方向。
9.按照前列權(quán)利要求1至8之一所述之鉆頭，其特征為至少一個(gè)沖洗孔(10)位于一個(gè)至少鄰近接管(1)軸線(5)的區(qū)域內(nèi)；以及，沖洗孔(10)在周邊區(qū)域以鉆刃和/或上述分結(jié)構(gòu)為界。
全文摘要
為了提高鉆進(jìn)率，同時(shí)也簡化制造，鉆頭由規(guī)定用于和鉆桿或類似物連接的具有內(nèi)螺紋(4)的接管(1)組成，在接管(1)的一個(gè)端部裝有鉆削頭(2)，其中，鉆削頭(2)通過一種裝在接管(1)端部的一個(gè)個(gè)橫斷面為正方形的鉆刃(3，3′，3″)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，鉆刃排列成箭頭的形狀，一個(gè)鉆刃相對于包含接管(1)端面在內(nèi)的那個(gè)橫斷面成一個(gè)角度延伸，以及，它的一個(gè)尖端(8)位于接管(1)軸線(5)所在處。鉆刃與接管(1)不可拆式連接，至少一個(gè)沖洗孔(10)在鉆頭端面被鉆刃的中間腔包圍。鉆刃與接管(1)設(shè)計(jì)為材料相同地用鋼制造，其中，鉆削頭(2)部分是淬火的。
文檔編號E21B10/58GK1156492SQ95194831
公開日1997年8月6日 申請日期1995年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月2日
發(fā)明者海因茨·格魯伯 申請人:瑞布格專利應(yīng)用公司